RU34664U1

RU34664U1 - Coupling

Info

Publication number: RU34664U1
Application number: RU2003122481/20U
Authority: RU
Inventors: А.П. Предеин; К.В. Попов
Original assignee: Открытое акционерное общество "Курганавторемонт"
Priority date: 2003-07-21
Filing date: 2003-07-21
Publication date: 2003-12-10

Abstract

1. Муфта, содержащая две полумуфты, подвижно связанные между собой соединительным звеном посредством цилиндрических пальцев, расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях, отличающаяся тем, что цилиндрические пальцы выполнены двухопорными, с жесткой заделкой их концов в соответствующих полумуфтах, а фланцы полумуфт дополнительно связаны защитным кожухом, выполненным в виде упругой трубчатой оболочки, одетой на фланцы с натягом.2. Муфта по п.1, отличающаяся тем, что защитный кожух выполнен из отрезка цилиндрической трубы.3. Муфта по п.1, отличающаяся тем, что защитный кожух выполнен гофрированным.1. A coupling containing two coupling halves, movably interconnected by a connecting link by means of cylindrical fingers located in mutually perpendicular planes, characterized in that the cylindrical fingers are double-supported, with a tight seal of their ends in the corresponding coupling halves, and the coupling half flanges are additionally connected by a protective casing, made in the form of an elastic tubular shell, clad on flanges with interference. 2. The sleeve according to claim 1, characterized in that the protective casing is made of a segment of a cylindrical pipe. The coupling according to claim 1, characterized in that the protective casing is made corrugated.

Description

Полезная модель относится к области общего машиностроения, преимущественно к буровой технике, и в частности к устройствам, обеспечивающим передачу крутящего момента от выходного вала вращателя к буровому инструменту, имеющих взаимное смещение и перекос осей.The utility model relates to the field of general engineering, mainly to drilling equipment, and in particular to devices that transmit torque from the output shaft of the rotator to the drilling tool, with mutual displacement and skew axes.

Известна крестово-кулисная муфта (авторское свидетельство СССР № 244823, F16D 3/38, 22.03.68 г.), содержащая две полумуфты с цилиндрическими выемками на торцах, соединенные между собой самоустанавливающимся диском, имеющим крестообразно расположенные цилиндрические выступы, входящие в соответствующие выемки полумуфт. Эта муфта позволяет компенсировать смещение и перекос соединяемых валов за счет самоустановки плавающего диска путем смещения и поворота его выступов в выемках полумуфт. Муфта может передавать больщие крутящие моменты за счет большого диаметра соединительных элементов и подведения смазки непосредственно в зону трения.Known cross-rocker coupling (USSR author's certificate No. 244823, F16D 3/38, 03/22/68), containing two coupling halves with cylindrical recesses at the ends, interconnected by a self-aligning disk having a cross-shaped cylindrical protrusions included in the corresponding recesses of the coupling half . This coupling allows you to compensate for the offset and skew of the connected shafts due to the self-installation of the floating disk by shifting and turning its protrusions in the recesses of the coupling halves. The clutch can transmit large torques due to the large diameter of the connecting elements and the supply of lubricant directly to the friction zone.

Однако рассматриваемая муфта сложна по конструкции, т.к. имеет неполные цилиндрические, поверхности, вкладыши сложного профиля с пазами, литые или штампованные детали, т.е. требует для изготовления специальной оснастки и оборудования.However, the coupling in question is complex in design, because has incomplete cylindrical surfaces, inserts of a complex profile with grooves, cast or stamped parts, i.e. requires for the manufacture of special tools and equipment.

Кроме того, муфта не может передавать большие осевые нагрузки, возникающие, в частности, при извлечении из земли буровой колонны в условиях ее прихвата. Причина недостатка заключается в том, что соединительные элементы полумуфт и диска имеют неполную цилиндрическую поверхность, что не обеспечивает достаточной для этого случая прочности из-за заклинивания подвижных сопряжений и разрушения конструкции.In addition, the coupling cannot transmit large axial loads that occur, in particular, when removing the drill string from the ground in the conditions of its sticking. The reason for the disadvantage is that the connecting elements of the coupling halves and the disk have an incomplete cylindrical surface, which does not provide sufficient strength for this case due to jamming of the movable joints and structural failure.

МКИ F16D 3/16; F16D 3/20; F16D 3/38; Е21В 17/00.MKI F16D 3/16; F16D 3/20; F16D 3/38; ЕВВ 17/00.

Муфта Кроме того, описанная муфта не имеет надежной защиты трущихся поверхностейCoupling In addition, the described coupling does not have reliable protection of friction surfaces

от внешней среды, а значит, не может использоваться в полевых условиях. В муфте также отсутствуют элементы взаимного центрирования полумуфт, которые бы удерживали полумуфты при вращении ведущего вала с отсоединенным ведомым.from the external environment, which means it can not be used in the field. The coupling also lacks elements for the mutual alignment of the coupling halves that would hold the coupling half when the drive shaft is rotated with the driven shaft disconnected.

Описанные вьппе недостатки крестово-кулисной муфты не позволяют использовать ее для передачи крутящего момента от вращателя буровому инструменту в тяжелых условиях эксплуатации.The disadvantages of the cross-link coupling described above do not allow it to be used to transmit torque from the rotator to a drilling tool in severe operating conditions.

Известен карданный шарнир (авторское свидетельство СССР Х 875124, F16D 3/16, 28.09.79 г.), содержащий две вилки с отверстиями, в которых через втулки установлены пальцы, и крестовину в виде сухаря. Шарнир имеет средства фиксации пальцев от выпадения, вьшолненные в виде проточек на них и фиксирующего винта. Кроме того, шарнир имеет чехол для защиты карданного соединения от внешних воздействий. Данный шарнир позволяет передавать крутящий момент при угле излома между валами от 0° до 15°.Known universal joint (USSR copyright certificate X 875124, F16D 3/16, 09/28/79), containing two forks with holes in which fingers are installed through the bushings, and a cross in the form of a cracker. The hinge has means for fixing the fingers from falling out, made in the form of grooves on them and a fixing screw. In addition, the hinge has a cover to protect the universal joint from external influences. This hinge allows you to transfer torque at a break angle between the shafts from 0 ° to 15 °.

Недостатком этого аналога является отсутствие компенсации параллельного смещения соединяемых валов.The disadvantage of this analogue is the lack of compensation for the parallel displacement of the connected shafts.

Известна муфта (авторское свидетельство СССР № 372386, F16D 3/20,18.03.71 г.), содержащая две полумуфты и промежуточный сухарь, установленный на жестко связанных с полумуфтами держателях с возможностью перемещения вдоль и поворота вокруг их осей. Эта муфта имеет пружины и штоки для взаимного центрирования ведущей и ведомой полумуфт в радиальном и угловом положении. Конструкция муфты позволяет удобно и оперативно присоединять выходной вал, не придерживая ведомую полумуфту. Муфта позволяет компенсировать несоосность и перекос соединяемых валов за счет самоустановки промежуточного сухаря. Эта муфта наиболее близка по технической сущности заявляемой и принята за прототип.A known coupling (USSR author's certificate No. 372386, F16D 3 / 20,18.03.71), containing two coupling halves and an intermediate cracker mounted on holders rigidly connected to the coupling halves with the ability to move along and rotate around their axes. This clutch has springs and rods for the mutual alignment of the leading and driven coupling halves in the radial and angular positions. The design of the coupling allows you to conveniently and quickly connect the output shaft without holding the driven coupling half. The coupling allows you to compensate for misalignment and skew of the connected shafts due to the self-installation of an intermediate cracker. This coupling is the closest in technical essence of the claimed and adopted as a prototype.

2 2

Однако рассматриваемая муфта имеет существенные недостатки, препятствующие ее использованию в буровой технике для передачи крутящего момента от вращателя к буровому инструменту.However, the coupling in question has significant drawbacks that prevent its use in drilling equipment for transmitting torque from the rotator to the drilling tool.

Во-первых, она имеет низкую нагрузочную способность, т.к. передающие нагрузку держатели-пальцы закреплены в полумуфтах консольно.Firstly, it has a low load capacity, because load-transferring finger holders are fixed in cantilever coupling halves.

Во-вторых, муфта имеет более сложную конструкцию, чем предьщущие, т. к. для взаимного центрирования полумуфт она содержит несколько подпружиненных щтоков и подпружиненный сухарь.Secondly, the coupling has a more complex design than the previous ones, since for the mutual centering of the coupling halves it contains several spring-loaded flanges and a spring-loaded cracker.

В-третьих, муфта не имеет защиты рабочих поверхностей держателей и подпружиненных пггоков от внещней среды, что значительно сокращает ресурс муфты при работе в загрязненной среде. Следовательно, данный прототип не пригоден для работы в полевых условиях.Thirdly, the coupling does not have the protection of the working surfaces of the holders and spring loaded guards from the external environment, which significantly reduces the life of the coupling when working in a polluted environment. Therefore, this prototype is not suitable for work in the field.

Задачей, рещаемой предполагаемой полезной моделью, является увеличение нагрузочной способности соединительной муфты, упрощение ее конструкции и повьпыение ресурса в условиях абразивной среды.The problem solved by the proposed utility model is to increase the load capacity of the coupler, simplify its design and increase the resource in an abrasive environment.

Поставленная задача рещается тем, что в муфте, содержащей две полумуфты, подвижно связанные между собой соединительным звеном посредством цилиндрических пальцев, расположенных во взаимно перпендикулярных плоскостях, цилиндрические пальцы выполнены двухопорными с жесткой заделкой их концов в соответствующих полумуфтах, а фланцы полумуфт дополнительно связаны защитным кожухом, выполненным в виде упругой трубчатой оболочки, одетой на фланцы с натягом.The problem is solved in that in a coupling containing two coupling halves, movably interconnected by a connecting link by means of cylindrical fingers located in mutually perpendicular planes, the cylindrical fingers are made with two bearings with a tight seal of their ends in the respective coupling halves, and the coupling flanges are additionally connected by a protective casing, made in the form of an elastic tubular shell, clad on flanges with interference.

Технический эффект полезной модели обеспечивается тем, что применение двухопорных, жестко закрепленных концами в полумуфтах цилиндрических пальцев, увеличивает нагрузочную способность муфты и позволяет передавать больщие крутящие моменты и осевые усилия. Это необходимо при проведении буровых работ, где при бурении скважины наряду с больпшми крутящими моментами возникают усилия сжатия. a при извлечении бурового инструмента, особенно в условиях его прихвата, - усилияThe technical effect of the utility model is ensured by the fact that the use of double-support, rigidly fixed ends in the coupling halves of the cylindrical fingers, increases the load capacity of the coupling and allows the transfer of large torques and axial forces. This is necessary when conducting drilling operations, where when drilling a well, along with large torques, compression forces arise. a when removing the drilling tool, especially when it is stuck, - efforts

растяжения. Применение защитного кожуха, выполненного в виде упругой трубчатой оболочки, в отличие от прототипа, позволяет в конструкции муфты исключить центрирующие пружины и штоки и, за счет упругих свойств оболочки, (при отсутствии или незначительности нагрузки), центрировать полумуфты соосно друг с другом.stretching. The use of a protective casing made in the form of an elastic tubular shell, unlike the prototype, allows the centering springs and rods to be eliminated in the coupling design and, due to the elastic properties of the shell (in the absence or insignificance of the load), center the coupling halves coaxially with each other.

Кроме того, защитный кожух, надетый на полумуфты, герметизирует внутреннюю полость муфты, удерживает смазку и препятствует проникновению абразивной среды. Это способствует увеличению ресурса работы муфты.In addition, a protective casing, worn on the coupling halves, seals the internal cavity of the coupling, retains lubrication and prevents the penetration of abrasive media. This helps to increase the life of the coupling.

С целью упрощения изготовления муфты, защитный кожух может быть вьшолнен из отрезка упругой, например резиновой трубы. В этом случае, при смещении полумуфт концы трубы проскальзывают на полумуфтах, а сама труба упруго деформируется. Этот вариант вьшолнения кожуха наиболее простой и дещевый.In order to simplify the manufacture of the coupling, the protective casing can be made from a piece of elastic, such as a rubber pipe. In this case, with the displacement of the coupling halves, the ends of the pipe slip on the coupling halves, and the pipe itself is elastically deformed. This version of the casing is the simplest and cheapest.

В другом варианте защитный кожух может быть вьшолнен гофрированным, при этом его концы соединены с полумуфтами неподвижно, а все смещения полумуфт воспринимают гофрированные элементы. Этот вариант более сложен в изготовлении, но лучше центрирует полумуфты.In another embodiment, the protective casing can be made corrugated, while its ends are fixed to the coupling halves, and all the displacements of the coupling halves are perceived by the corrugated elements. This option is more difficult to manufacture, but better centers the coupling halves.

Конструкция предлагаемой муфты иллюстрируется чертежами, где на фиг. 1 показан общий вид муфты с защитным кожухом в виде отрезка упругой трубы, на фиг. 2 разрез А-А, на фиг. 3 - вариант муфты с гофрированным кожухом, на фиг. 4 - вид муфты при перекосе валов, на фиг. 5 - вид муфты при несоосности валов, на фиг. 6 - вид муфты при перекосе и несоосности валов, на фиг. 7 - применение муфты в буровом станке.The construction of the proposed coupling is illustrated by drawings, where in FIG. 1 shows a General view of the coupling with a protective casing in the form of a piece of elastic pipe, in FIG. 2, section AA, in FIG. 3 is an embodiment of a sleeve with a corrugated casing; FIG. 4 is a view of a clutch when the shaft is skewed, in FIG. 5 is a view of a coupling with misalignment of the shafts; FIG. 6 is a view of a clutch during misalignment and misalignment of the shafts; FIG. 7 - the use of the coupling in the drilling rig.

Предлагаемая муфта состоит из ведущей полумуфты 1 (см. фиг. 1, фиг. 2), соединительного пальца 2, ведомой полумуфты 3 с отверстием или пазом 4 для присоединения ведомого вала, подвижного соединительного звена 5 с отверстиями, расположенными во взаимно перпендикулярных плоскостях, и двух пальцев 6, неподвижно закреX / - fThe proposed coupling consists of a leading coupling half 1 (see Fig. 1, Fig. 2), a connecting pin 2, a driven coupling half 3 with a hole or groove 4 for connecting the driven shaft, a movable coupling 5 with holes located in mutually perpendicular planes, and two fingers 6, fixed lock X / - f

4 4

пленных концами в своих полумуфт 1х. Снаружи полумуфты соединены защитным кожухом 7, представляющим собой упругую оболочку. В собранном виде между торцами полумуфт имеется гарантированный зазор S. Соприкасающиеся с защитным кожухом наружные поверхности полумуфт 8 для варианта кожуха в виде трубы, выполнены коническими, приближенными по форме к сопряженным участкам кожуха. Это облегчает проскальзывание кожуха на полумуфтах при работе и не позволяет ему сползать вдоль оси. Для варианта муфты с гофрированным кожухом эти поверхности выполнены цилиндрическими с буртиком (см. фиг.З).prisoners in their half-coupling 1x. Outside the coupling halves are connected by a protective casing 7, which is an elastic shell. Assembled between the ends of the coupling halves, there is a guaranteed clearance S. The outer surfaces of the coupling halves 8 in contact with the protective casing for the casing variant in the form of a pipe are made conical, close in shape to the mating sections of the casing. This facilitates the sliding of the casing on the coupling halves during operation and prevents it from sliding along the axis. For a coupling variant with a corrugated casing, these surfaces are cylindrical with a shoulder (see FIG. 3).

Компенсация перекоса а и несоосности а соединяемых валов (см. фиг. 4 и 5), а также их суммарного значения (см. фиг. 6) обеспечивается взаимным смещением и поворотом полумуфт 1 и 3 и соединительного звена 5 относительно пальцев 6. Максимальная величина компенсации определяется зазором между торцами полумуфт S и зазором между соединительным звеном 5 и внутренними цилиндрическими расточками полумуфт.Compensation of the skew a and misalignment a of the connected shafts (see Fig. 4 and 5), as well as their total value (see Fig. 6) is provided by the mutual displacement and rotation of the coupling halves 1 and 3 and the connecting link 5 relative to the fingers 6. Maximum compensation is determined by the gap between the ends of the coupling halves S and the gap between the connecting link 5 and the inner cylindrical bores of the coupling halves.

Примером применения предлагаемой муфты может служить использование ее для соединения выходного вала вращателя в малогабаритной буровой установке со шнековой колонной (см. фиг. 7). В условиях такого применения требуется компенсация как углового, так и поперечного смещения соединяемых валов. Муфта отличается небольшими габаритами при передаваемом установкой максимальном крутящем моменте, хорошей компенсирующей способностью, высокой надежностью в работе, не требует обслуживания.An example of the application of the proposed coupling can be used to connect the output shaft of the rotator in a small-sized drilling rig with a screw column (see Fig. 7). Under the conditions of this application, compensation is required for both the angular and lateral displacements of the connected shafts. The coupling differs in small dimensions with the maximum torque transmitted by the installation, good compensating ability, high reliability in operation, does not require maintenance.

Муфта работает следующим образом (см. фиг.7). Перед началом бурения муфту 9 надевают на щестигранный выходной вал вращателя 10 и фиксируют соединительным пальцем 2 (см. фиг. 1). В дальнейшем муфта постоянно находится на выходном валу вращателя. Шнеки буровой колонны 11 через переходник 12 присоединяют к ведомой полумуфте 3, при этом хвостовик переходника вводят в отверстие, а поперечный палецThe coupling operates as follows (see Fig.7). Before drilling, the sleeve 9 is put on the six-sided output shaft of the rotator 10 and fixed with a connecting finger 2 (see Fig. 1). In the future, the clutch is constantly located on the output shaft of the rotator. The screws of the drill string 11 through the adapter 12 are connected to the driven coupling half 3, while the shank of the adapter is inserted into the hole, and the transverse pin

переходника (не показан) - в байонетный паз 13 ведомой полумуфты 3. При бурении осуществляют вращение щнековой колонны и осевое давление на нее. При этом радиальное биение конца шнека, вызванное его неизбежной кривизной, компенсируется радиальным и угловым смещением ведомой полумуфты относительно ведущей, что снижает вибрацию и нагрузки на буровую установку. Компенсирующая способность муфты также облегчает работу бурильщика при наращивании шнековой колонны, т. к. бурильщику удобнее, смещая относительно ведущей ведомую полумуфту, совмещать ее отверстие и хвостовик переходника, надетого на присоединяемый к вращателю шнек.an adapter (not shown) - into the bayonet groove 13 of the driven coupling half 3. When drilling, the screw column is rotated and axial pressure is applied to it. In this case, the radial runout of the auger end caused by its inevitable curvature is compensated by the radial and angular displacement of the driven coupling half relative to the leading one, which reduces vibration and load on the drilling rig. The compensating ability of the coupling also facilitates the work of the driller when building the auger string, since it is more convenient for the driller, by shifting relative to the leading driven coupling half, to combine its hole and the shank of the adapter worn on the screw attached to the rotator.

Извлечение шнековой колонны из земли по окончании бурения производится не снимая муфты с использованием ее способности воспринимать двунаправленные осевые усилия, при этом муфта за счет компенсационных возможностей снижает радиальные составляющие усилий от вытаскивания колонны на вал вращателя.Extraction of the screw column from the earth after drilling is done without removing the sleeve using its ability to absorb bidirectional axial forces, while the sleeve due to the compensation capabilities reduces the radial components of the forces from pulling the column onto the rotator shaft.

Таким образом, предлагаемое техническое решение позволит увеличить нагрузочную способность муфты, упростить ее конструкцию и повысить ресурс.Thus, the proposed technical solution will increase the load capacity of the coupling, simplify its design and increase the resource.

Следовательно, оно обеспечивает технический эффект и может быть осуществлено с помощью известных в технике средств, т.е. обладает промышленной применимостью.Therefore, it provides a technical effect and can be carried out using means known in the art, i.e. has industrial applicability.

Claims

1. A coupling containing two coupling halves, movably interconnected by a connecting link by means of cylindrical fingers located in mutually perpendicular planes, characterized in that the cylindrical fingers are double-supported, with a tight seal of their ends in the corresponding coupling halves, and the coupling half flanges are additionally connected by a protective casing, made in the form of an elastic tubular shell, clad on flanges with interference.

2. The coupling according to claim 1, characterized in that the protective casing is made of a segment of a cylindrical pipe.

3. The coupling according to claim 1, characterized in that the protective casing is made corrugated.